Basic Study on Super Haptics

• Project/Area Number: 25240032
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Human interface and interaction
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Shinoda Hiroyuki 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (40226147)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MAKINO Yasutoshi 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (00518714) ; HOSHI Takayuki 名古屋工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (80537704) ; MONNAI Yasuaki 慶應義塾大学, 理工学部, 助教 (90726770)
• Research Collaborator: HASEGAWA Keisuke 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任助教 (20733108)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥47,190,000 (Direct Cost: ¥36,300,000、Indirect Cost: ¥10,890,000); Fiscal Year 2015: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000); Fiscal Year 2014: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2013: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000)
• Keywords: ハプティクス / マルチモーダルインタフェース / 超音波 / バーチャルリアリティ / 触覚 / マルチモーダルインターフ ェース

Outline of Final Research Achievements

Super haptics is haptic human support free from the problems and constraints ascribed to the mechanical contact between the human and haptic stimulators. First in this study, the elementary technology to stimulate a human skin using airborne ultrasound was established. We also developed a sensing technology for remotely measuring the generated force of a human hand. Based on those technologies, we realized novel interface systems: Aerial touch panel in which we can operate floating images with haptic feedback, Haptic-optical clone system that realizes symmetric mutual telexistence in which we can remotely touch each other through realistic 3D images, and a motion navigation system where a hand is navigated by noncontact ultrasound stimulation.

Research Products

• [Journal Article] HaptoClone (Haptic-Optical Clone) for Mutual Tele-Environment by Real-time 3D Image Transfer with Midair Force Feedback (2016)
  • Author(s): Yasutoshi Makino, Yoshikazu Furuyama, Seki Inoue, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. CHI 2016 Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Sharp Tactile Line Presentation Using Edge Stimulation Method (2016)
  • Author(s): Tatsuma Sakurai, Masashi Konyo, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: IEEE Transactions on Haptics Volume: vol.9, no. 1 Issue: 1 Pages: 90-99
  • DOI: 10.1109/toh.2015.2477839
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mid-Air Ultrasonic Pressure Control on Skin by Adaptive Focusing (2016)
  • Author(s): Seki Inoue, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. EuroHaptics 2016 Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High Spatial Resolution Midair Tactile Display Using 70 kHz Ultrasound (2016)
  • Author(s): Mitsuru Ito, Daisuke Wakuda, Seki Inoue, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. EuroHaptics 2016 Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Active Touch Perception Produced by Airborne Ultrasonic Haptic Hologram (2015)
  • Author(s): Seki Inoue, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. 2015 IEEE World Haptics Conference (WHC) Volume: なし Pages: 362-367
  • DOI: 10.1109/whc.2015.7177739
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Designing Stationary Airborne Ultrasonic 3D Tactile Object (2014)
  • Author(s): Seki Inoue, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. 2014 IEEE/SICE International Symposium on System Integration Volume: なし Pages: 159-162
  • DOI: 10.1109/sii.2014.7028030
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HaptoMime: Mid-Air Haptic Interactions with a Floating Virtual Screen (2014)
  • Author(s): Yasuaki Monnai, Keisuke Hasegawa, Masahiro Fujiwara, Seki Inoue, and Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. 27th ACM User Interface Software and Technology Symposium (UIST2014) Volume: なし Pages: 663-667
  • DOI: 10.1145/2642918.2647407
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Producing Airborne Ultrasonic 3D Tactile Image by Time Reversal Field Rendering (2014)
  • Author(s): Seki Inoue, Yasutoshi Makino, and Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. SICE Annual Conference 2014 Volume: なし Pages: 1360-1365
  • DOI: 10.1109/sice.2014.6935269
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Pinchable Aerial Virtual Sphere by Acoustic Ultrasound Stationary Wave (2014)
  • Author(s): Seki Inoue and Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. IEEE Haptics Symposium 2014 Volume: なし Pages: 89-92
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sharp Tactile Line Presentation Array using Edge Stimulation Method (2014)
  • Author(s): Tatsuma Sakurai and Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. IEEE Haptics Symposium 2014 Volume: なし Pages: 271-275
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contactless Touch Interface Supporting Blind Touch Interaction by Aerial Tactile Stimulation (2014)
  • Author(s): Kazuma Yoshino and Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. IEEE Haptics Symposium 2014 Volume: なし Pages: 347-350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coaxial Noncontact Surface Compliance Distribution Measurement for Muscle Contraction Sensing (2014)
  • Author(s): Masahiro Fujiwara and Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. IEEE Haptics Symposium 2014 Volume: なし Pages: 385-389
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 集束超音波を用いた表面硬さ分布の遠隔計測 (2013)
  • Author(s): 藤原正浩，篠田裕之
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 49-4 Pages: 455-460
  • NAID: 10031166607
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Method for Distribution Control of Aerial Ultrasound Radiation Pressure for Remote Vibrotactile Display (2013)
  • Author(s): Keisuke Hasegawa, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. SICE Annual Conference 2013 Volume: なし Pages: 223-228
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Continuous Scanning Measurement of Surface Compliance Distribution from Remote Position Using Rotated Mirror (2013)
  • Author(s): Masahiro Fujiwara, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. SICE Annual Conference 2013 Volume: なし Pages: 818-821
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sharp Tactile Line Display Using Superposition of Vibtotactile Stimuli (2013)
  • Author(s): Tatsuma Sakurai, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. SICE Annual Conference 2013 Volume: なし Pages: 2035-2040
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aerial Display of Vibrotactile Sensation with High Spatial-Temporal Resolution using Large-Aperture Airborne Ultrasound Phased Array (2013)
  • Author(s): Keisuke Hasegawa, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. IEEE World Haptics Conference 2013 Volume: なし Pages: 31-36
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Noncontact Human Force Capturing based on Surface Hardness Measurement (2013)
  • Author(s): Masahiro Fujiwara, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. IEEE World Haptics Conference 2013 Volume: なし Pages: 85-90
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sharp Tactile Sensation using Superposition of Vibrotactile Stimuli in Different Phases (2013)
  • Author(s): Tatsuma Sakurai, Hiroyuki Shinoda, Masashi Konyo
  • Journal Title: Proc. IEEE World Haptics Conference 2013 Volume: なし Pages: 235-240
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visio-Acoustic Screen for Contactless Touch Interface with Tactile Sensation (2013)
  • Author(s): Kazuma Yoshino, Hiroyuki Shinoda
  • Journal Title: Proc. IEEE World Haptics Conference 2013 Volume: なし Pages: 419-423
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 倍率可変視触覚クローン (2015)
  • Author(s): 新井 綾太,古山 佳和,井上 碩,長谷川 圭介,牧野 泰才,篠田 裕之
  • Organizer: 第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場 （愛知県名古屋市熱田区）
  • Year and Date: 2015-12-14
• [Presentation] 空中超音波によるリアルタイム行動誘導 (2015)
  • Author(s): 吉本 東天, 長谷川 圭介, 牧野 泰才, 篠田 裕之
  • Organizer: 第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場 （愛知県名古屋市熱田区）
  • Year and Date: 2015-12-14
• [Presentation] Haptoclone as a test bench of weak force haptic interaction (2015)
  • Author(s): Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: SIGGRAPH Asia 2015, WS Haptic Media and Contents Design
  • Place of Presentation: Kobe Convention Center, Kobe, Japan
  • Year and Date: 2015-11-02
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] X-Dimensional Display: Superimposing 2D Cross Sectional Image inside 3D Wireframe Aerial Image (2015)
  • Author(s): Yoshikazu Furuyama, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: International Conference on Artificial Reality and Telexistence (ICAT)
  • Place of Presentation: Kyoto International Community House, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2015-10-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] リアルタイム擬ホログラフィによる接触感を伴う対面コミュニケーション (2015)
  • Author(s): 古山 佳和, 松林 篤, 新井 綾太, 長谷川 圭介, 牧野 泰才, 篠田 裕之
  • Organizer: 日本バーチャルリアリティ学会第20回大会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 （東京都江東区豊洲）
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 2次元断面映像と3次元空中映像の同時提示ディスプレイの開発 (2015)
  • Author(s): 古山 佳和, 牧野 泰才, 篠田 裕之
  • Organizer: 日本バーチャルリアリティ学会第20回大会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 （東京都江東区豊洲）
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 空中超音波触覚ディスプレイによる行動誘導 (2015)
  • Author(s): 吉本 東天, 長谷川 圭介, 牧野 泰才, 篠田 裕之
  • Organizer: 日本バーチャルリアリティ学会第20回大会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 （東京都江東区豊洲）
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 射出頻度を個別制御するストロボ水滴立体像 (2015)
  • Author(s): 木村 優太, 牧野 泰才, 篠田 裕之
  • Organizer: 日本バーチャルリアリティ学会第20回大会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 （東京都江東区豊洲）
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] Midair Touch Display (2015)
  • Author(s): Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: SIGGRAPH2015 DCAJ SESSION
  • Place of Presentation: Los Angeles Convention Center, Los Angeles, USA
  • Year and Date: 2015-08-12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Midair Touch Display (2015)
  • Author(s): Keisuke Hasegawa, Yasuaki Monnai, Seki Inoue, Yoshikazu Furuyama, Yasutoshi Makino, Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: SIGGRAPH 2015 Emerging Technologies
  • Place of Presentation: Los Angeles Convention Center, Los Angeles, USA
  • Year and Date: 2015-08-09
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] HaptoClone (Haptic-Optical Clone): Mid-air Haptic-Optical Human-Human Interaction with Perfect Shynchronization (2015)
  • Author(s): Yasutoshi Makino, Yoshikazu Furuyama, Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: ACM Symposium on Spatial User Interaction
  • Place of Presentation: DoubleTree by Hilton, Los Angeles, California, USA
  • Year and Date: 2015-08-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Non-Contact Haptics for Human Augmentation (2015)
  • Author(s): Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: IEEE World Haptics Conference 2015 Workshop, [W5] Haptics in Human Ability Augmentation
  • Place of Presentation: Northwestern University, Chicago, USA
  • Year and Date: 2015-06-22
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 空中音響放射圧による物体浮遊制御 (2014)
  • Author(s): 森下 和哉, 篠田 裕之
  • Organizer: 第15回SICE SI部門講演会
  • Place of Presentation: 東京ビッグサイト（東京都江東区）
  • Year and Date: 2014-12-14 – 2014-12-17
• [Presentation] 空中音響放射圧を用いた振動励起に基づく弾性体構造計測 (2014)
  • Author(s): 藤原 正浩, 牧野 泰才, 篠田 裕之
  • Organizer: 第15回SICE SI部門講演会
  • Place of Presentation: 東京ビッグサイト（東京都江東区）
  • Year and Date: 2014-12-14 – 2014-12-17
• [Presentation] Adding Texture to Aerial Images Using Ultrasounds (2014)
  • Author(s): Yasuaki Monnai, Keisuke Hasegawa, Masahiro Fujiwara, Kazuma Yoshino, Seki Inoue, and Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: Asia Haptics 2014
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県つくば市竹園）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-20
• [Presentation] Generating Vibrotactile Images on the Human Palms (2014)
  • Author(s): Keisuke Hasegawa and Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: Asia Haptics 2014
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県つくば市竹園）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-20
• [Presentation] HORN: Stationary Airborne Ultrasound 3D Haptic Image (2014)
  • Author(s): Seki Inoue, Koseki Kobayashi, Yoshikazu Furuyama, Soichiro Kumagai, Keisuke Hasegawa and Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: Asia Haptics 2014
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県つくば市竹園）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-20
• [Presentation] 空中収束超音波による振動触覚提示のための触感記録装置 (2014)
  • Author(s): 長谷川 圭介，熊谷 壮一郎，牧野 泰才，篠田 裕之
  • Organizer: 第31 回センシングフォーラム
  • Place of Presentation: 佐賀大学（佐賀県佐賀市本庄町）
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-26
• [Presentation] 動荷重計測に基づいた空中超音波振動触感提示 (2014)
  • Author(s): 熊谷 壮一郎, 長谷川 圭介, 牧野 泰利, 篠田 裕之
  • Organizer: 日本バーチャルリアリティ学会 第19回大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県名古屋市千種区）
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] Preliminary Study on Noncontact Internal Structure Sensing by Resonant Mode Excitation Using Airborne Ultrasound Radiation Pressure (2014)
  • Author(s): Masahiro Fujiwara and Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: SICE Annual Conference 2014
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市北区）
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-12
• [Presentation] Measurement of the Strain Behavior Inside the Skin under Edge Stimulation Condition (2014)
  • Author(s): Tatsuma Sakurai, Yasutoshi Makino and Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: SICE Annual Conference 2014
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市北区）
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-12
• [Presentation] HORN: The Hapt-Optic Reconstruction (2014)
  • Author(s): Seki Inoue, Koseki J. Kobayashi-Kirschvink, Yasuaki Monnai, Keisuke Hasegawa, Yasutoshi Makino, and Hiroyuki Shinoda
  • Organizer: 41st International Conference and Exhibition on Computer Graphics and Interactive Techniques (SIGGRAPH 2014) Emergency Technologies
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-14
• [Presentation] 触覚フィードバックのある2.5次元タッチスクリーン (2014)
  • Author(s): 吉野数馬, 篠田裕之
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会 2014
  • Place of Presentation: 富山市総合体育館（富山市湊入船町）
  • Year and Date: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [Presentation] エッジ刺激法による剛体平面上での精細触覚パターン提示 (2013)
  • Author(s): 櫻井 達馬, 篠田 裕之
  • Organizer: 第14回SICE SI部門講演会論文集
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
• [Presentation] ブラインドタッチ可能な非接触タッチスクリーン (2013)
  • Author(s): 吉野 数馬, 篠田 裕之
  • Organizer: 第14回SICE SI部門講演会論文集
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
• [Presentation] 空中超音波触覚提示における駆動電圧パルス幅制御による可聴音の抑制 (2013)
  • Author(s): 吉岡 基, 長谷川 圭介, 篠田 裕之
  • Organizer: 第14回SICE SI部門講演会論文集
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
• [Presentation] 空中超音波焦点形成による非接触触覚提示における反射壁を用いた気流の抑制 (2013)
  • Author(s): 長谷川 圭介, 篠田 裕之
  • Organizer: 第14回SICE SI部門講演会論文集
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
• [Presentation] 空中超音波の定在波を利用した触覚ディスプレイ (2013)
  • Author(s): 井上 碩, 篠田 裕之
  • Organizer: 第18 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集
  • Place of Presentation: うめきた・グランフロント大阪ナレッジキャピタル
• [Presentation] エッジ刺激法による剛体平面上での精細触覚パターン提示 (2013)
  • Author(s): 櫻井 達馬, 篠田 裕之
  • Organizer: 第18 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集
  • Place of Presentation: うめきた・グランフロント大阪ナレッジキャピタル
• [Presentation] Visuo-Acoustic Screenを用いた非接触タッチインタフェース (2013)
  • Author(s): 吉野 数馬, 篠田 裕之
  • Organizer: 第18 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集
  • Place of Presentation: うめきた・グランフロント大阪ナレッジキャピタル
• [Presentation] 音響放射圧を用いた表面硬さ計測に基づく非接触筋収縮センシング (2013)
  • Author(s): 藤原 正浩, 篠田 裕之
  • Organizer: 第30回計測自動制御学会センシングフォーラム
  • Place of Presentation: 信州大学 繊維学部
• [Presentation] 触覚フィードバックのある非接触タッチスクリーン (2013)
  • Author(s): 吉野数馬, 篠田裕之
  • Organizer: 日本機械学会 ロボティックス・メカトロニクス講演会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
• [Book] 感覚デバイス開発 (分担執筆）第１編 第６章 触圧覚デバイスの要求・制約事項 (2014)
  • Author(s): 篠田裕之
  • Total Pages: 10
  • Publisher: NTS
• [Remarks] 空中超音波触覚ディスプレイ
  • URL: http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?page_id=447
• [Remarks] 空中触覚タッチパネル
  • URL: http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?portfolio=%E7%A9%BA%E4%B8%AD%E8%A7%A6%E8%A6%9A%E3%82%BF%E3%83%83%E3%83%81%E3%83%91%E3%83%8D%E3%83%AB
• [Remarks] 空中超音波による定在立体触覚像
  • URL: http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?portfolio=english-horn-hapt-optic-reconstruction
• [Remarks] 超音波による表面硬さの遠隔計測
  • URL: http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?portfolio=english-noncontact-surface-hardness-sensing-using-ultrasound
• [Remarks] 空中超音波触覚ディスプレイ
  • URL: http://www.hapis.k.u-tokyo.ac.jp/?page_id=447